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Le terme « protéomique » a d’abord été défini comme la caractérisation à grande échelle de l’ensemble du complément protéique d’une cellule, d’un tissu ou d’un organisme1. Les analyses protéomiques permettent d’enquêter sur les mécanismes et les processus cellulaires impliqués dans le développement de la maladie, les voies thérapeutiques et les systèmes sains utilisant des techniques pour effectuer la quantitation relative des niveaux d’expression des protéines2. Les descriptions initiales de ces études ont été publiées en 1975 et ont démontré l’utilisation de l’électrophoresis en gel polyacrylamide bidimensionnel (2D-PAGE) à cette fin1,3. La méthode 2D sépare les protéines basées sur la charge (mise au point isoélectrique, IEF) et la masse moléculaire (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, ou SDS-PAGE)4. Pendant des années, la combinaison de 2D-PAGE et de spectrométrie de masse tandem ultérieure effectuée sur chaque composant de gel a été la technique d’analyse non ciblée la plus commune d’expression de protéine exécutée et a identifié de nombreux profils d’expression de protéine précédemment inconnus5,6. Les inconvénients généraux de l’approche 2D-PAGE sont qu’il prend beaucoup de temps, ne fonctionne pas bien pour les protéines hydrophobes, et il ya des limites dans le nombre total de protéines évaluées en raison de la faible sensibilité7,8.
L’étiquetage des isotopes stables par les acides aminés dans la méthode de culture cellulaire (SILAC) est devenu la prochaine approche populaire pour identifier et quantifier l’abondance des protéines dans les échantillons9. Il se compose de l’étiquetage métabolique des cellules qui sont incubées dans le milieu dépourvu d’un acide aminé essentiel standard et complétée par une version isocéocéocée de cet acide aminé spécifique10. L’avantage de cette technique est son efficacité et son étiquetage précis9. La principale limite à l’approche SILAC est principalement la réduction du taux de croissance cellulaire causée par l’incorporation d’étiquettes isotopiques, qui peut être particulièrement difficile dans les lignées cellulaires relativement sensibles modélisant les maladies humaines11.
En 2003, une technique de protéomique nouvelle et robuste impliquant des étiquettes isobaric tandem (TMT) a été introduite sur le terrain12. L’étiquetage TMT est une méthode puissante en raison de sa sensibilité accrue pour détecter les niveaux relatifs d’expression des protéines et les modifications posttranslationnelles13. À la date de publication, des kits TMT ont été développés qui peuvent simultanément étiqueter 6, 10, 11 ou 16 échantillons. En conséquence, il est possible de mesurer l’abondance de peptides dans de multiples conditions avec des répliques biologiques en même temps14,15,16. Nous avons récemment utilisé TMT pour caractériser le profil protéomique cardiaque d’un modèle de souris du syndrome de Barth (BTHS)17. Ce faisant, nous avons pu démontrer une amélioration généralisée des profils cardiaques des souris BTHS traitées avec la thérapie génique et identifier de nouvelles protéines touchées par BTHS qui ont révélé de nouvelles voies thérapeutiques impliquées dans les cardiomyopathies.
Ici, nous décrivons une méthode détaillée pour effectuer des analyses quantitatives de protéomique de TMT multiples utilisant des échantillons de tissu ou des granules cellulaires. Il peut être avantageux d’effectuer la préparation et l’étiquetage de l’échantillon avant la soumission à un noyau parce que les peptides tryptiques étiquetés sont plus stables que les échantillons congelés bruts, pas tous les noyaux ont l’expérience de traiter tous les types d’échantillons, et la préparation des échantillons dans un laboratoire peut gagner du temps pour les noyaux, qui ont souvent de longs arriérés. Pour des descriptions détaillées de la partie de spectroscopie de masse de ce processus s’il vous plaît voir Kirshenbaum et al. et Perumal et al.18,19.
Le protocole de préparation de l’échantillon se compose des étapes majeures suivantes : extraction, quantification, précipitations, digestion et étiquetage. Les principaux avantages de ce protocole optimisé sont qu’il réduit les coûts d’étiquetage, améliore l’extraction des protéines et génère constamment des données de haute qualité. En outre, nous décrivons comment analyser les données TMT pour dépister des milliers de protéines dans un court laps de temps. Nous espérons que ce protocole encouragera d’autres groupes de recherche à envisager d’intégrer cette méthodologie puissante dans leurs études.